香港理工忻浩忠教授与深圳大学王元丰合作《AM》：仿贻贝自粘附湿整理剂助力PET织物的亲水抗菌功能化
先进的湿管理功能纺织品可保持人体舒适度和生理健康，于近年来广受关注。为了实现汗液的快速定向输送，通过多层静电纺丝、微纳加工等方法构筑异形孔道结构从而设计不对称的Janus膜材料，是单向导湿的有效策略。然而在考虑机械强力、制备成本和舒适度方面设计真正可穿着的湿管理纺织品时，仍然存在巨大挑战。传统的织物整理方法包括浸渍或浸轧等湿处理工艺，为提高整理剂与织物的亲和力，往往伴随大量整理助剂的使用，尤其对于低反应性纺织品如涤纶（PET）织物，较差的整理牢度会造成功能性快速失效和化学品渗出，对环境和人体造成潜在伤害。
受贻贝启发，香港理工大学和深圳大学合作，设计了一种基于阳离子-π相互作用力的新型超亲水聚合物分子，无需添加高污染的纺织助剂，对PET织物产生自粘附效应，配合与PET分子的共结晶作用，极大提高了其在PET纤维上的粘附力，将疏水PET织物转变为超亲水的同时，赋予其抑菌效果，经过改性后的PET织物可以耐150次家庭洗涤。相关工作以 “Mussel-inspired design of a self-adhesive agent for durable moisture management and bacterial inhibition on PET fabric” 为题发表于材料领域国际期刊Advanced Materials上。
图1. 新型阳离子-π水下自粘附亲水剂的设计理念。
图2. 阳离子-π亲水剂的结构、作用机理及整体应用效果。
由于其强大的附着力,可通过喷涂和固化应用于PET织物的一侧形成Janus织物，从而提供单向水分运输(前向运输能力为1115%,后向阻隔能力为-1509%)。同时，此Janus织物可有效抑制细菌的生长和入侵，并保持皮肤微生物平衡。这项工作为纺织湿整理过程中的粘合剂研究开辟道路，且有更多样化和更智能的应用前景，如快干运动衣、防护服或空调织物。
图3. 阳离子-π亲水剂的单面应用产生的汗液单向传输、降温效果和抑菌性能。
综上所述，新型阳离子-π亲水剂在处理PET织物时具有很强的粘附和内聚性能，可以给涤纶织物带来了持久的超亲水性，具有超过商用亲水剂的耐洗牢度。由于其附着力强，可以通过简单的喷涂和固化方法制备单面处理的Janus涤纶织物，有效地将汗水从皮肤侧向外输送，并阻止反向水渗透，保持皮肤干燥和清洁。此外，这种Janus织物有望在不干扰皮肤微生物平衡的情况下，表现出良好的抑制细菌入侵和生长的能力，对人体健康大有帮助。我们设想，这项研究将启发设计具有真正可穿着性及健康防护功能的湿管理纺织品。
该论文第一作者为深圳大学材料学院助理教授王元丰博士，共同第一作者为香港理工大学研究助理夏刚，通讯作者为香港理工大学纺织与服装学系忻浩忠教授。该项研究得到香港研究资助局、国家自然科学基金和深圳市科创委的大力资助。
文章链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100140
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